山東元寶楓天然種群種實(shí)的表型多樣性

韓旻昊，任 飛，燕麗萍，王因花，梁 燕，仲偉國

（1. 山東省林業(yè)科學(xué)研究院 山東省林木遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250014；2. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，山東 泰安 271000）

元寶槭Acertruncatum又名元寶楓，隸屬槭樹科Aceraceae 槭樹屬Acer，為中國本土樹種，元寶楓在黃河流域的下游分布廣泛[1]，因其抗旱能力較強(qiáng)，并且于秋季葉色會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)辄S或紅色，目前在北方被廣泛用于行道樹及園林景觀樹種。近些年，除觀賞價(jià)值外，元寶楓的經(jīng)濟(jì)價(jià)值逐漸走入人們的視界[2]，元寶楓種子中近27%的蛋白質(zhì)含量包含人體必需的8 種氨基酸，此外元寶楓籽油富含豐富的不飽和脂肪酸，含量達(dá)90%以上，并且元寶楓籽油中含有的神經(jīng)酸更是進(jìn)一步提升了元寶楓的藥用價(jià)值[3-4]。

遺傳多樣性是生物多樣性的基礎(chǔ)，而表型多樣性是遺傳多樣性研究的重要內(nèi)容，通過測量形態(tài)、生理等直觀指標(biāo)來評(píng)估種群間及種群內(nèi)的遺傳多樣性，這些性狀是個(gè)體基因與所處環(huán)境之間相互作用得到的綜合產(chǎn)物，可以根據(jù)這些簡單的表型性狀特征選擇目標(biāo)性狀[5]，例如根據(jù)元寶楓種實(shí)形態(tài)的大小或種實(shí)質(zhì)量的差異性，選育優(yōu)良品種，從而為元寶楓的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。譚萬慶等[6]通過河北地區(qū)239 株油用丹鳳實(shí)生苗進(jìn)行表型多樣性分析及綜合評(píng)價(jià)，分析表明：丹鳳不同單株間表型變異豐富，并將部分表型性狀作為主要高油評(píng)選指標(biāo)，部分性狀作為次要評(píng)選指標(biāo)及重點(diǎn)改良性狀。王寧等[7]選取了10 個(gè)北方地區(qū)的元寶楓種群，對(duì)其葉片、果實(shí)和種子表型性狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)元寶楓居群間和居群內(nèi)均有較大的表型差異；喬謙等[8]以元寶楓主要分布區(qū)內(nèi)15 個(gè)天然種群為研究材料，揭示了種群內(nèi)是元寶楓表型變異的主要來源。種質(zhì)資源的科學(xué)開發(fā)利用和保存是時(shí)代的需要[9]，目前由于元寶楓之前一直在被作為造林綠化樹種使用，因此在產(chǎn)業(yè)開發(fā)利用方面的理論和實(shí)踐較缺乏，仍屬于一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，因此亟待加強(qiáng)對(duì)元寶楓種實(shí)資源多樣性的研究[10]。

本試驗(yàn)通過山東省內(nèi)14 個(gè)元寶楓天然種群為對(duì)象，對(duì)其果實(shí)和種子的表型性狀特征進(jìn)行研究，分析不同種群間元寶楓的表型變異程度及其變異規(guī)律，探明元寶楓種群表型性狀之間、表型性狀與地理生態(tài)因子之間的相關(guān)性，以期通過傳統(tǒng)的方法結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)為元寶楓優(yōu)良種質(zhì)資源的遺傳改良、優(yōu)良選種、保護(hù)和開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)，充分發(fā)揮元寶楓的各種效益。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

經(jīng)實(shí)地勘測，按照元寶楓分布區(qū)域以及試驗(yàn)要求，選擇濟(jì)南市、泰安市、煙臺(tái)市、淄博市以及棗莊市等地的14 個(gè)天然群體作為采樣地點(diǎn)，于2022 年10 月元寶楓果實(shí)成熟期完成采集工作。選取生長健壯、無病蟲害、結(jié)實(shí)量大的成年樹木，每株樹從東南西北不同方位分別從樹冠上、中、下部位采集當(dāng)年生結(jié)果小枝，每株樹果實(shí)數(shù)量不少于80 個(gè)，且保證單株之間距離在50 m以上（避免母系遺傳）。通過GPS 觀測并記錄各個(gè)采集點(diǎn)種群的地理位置信息，氣象因子則從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T查閱，并將采取的種實(shí)樣本進(jìn)行編號(hào)列表（表1）[11-13]。

表1 14 個(gè)元寶楓種實(shí)采集地的地理位置與氣候條件Table 1 Geographic location and climate conditions of 14 A. truncatum seed collection sites

1.2 種實(shí)表型性狀測量指標(biāo)及方法

待元寶楓種實(shí)自然風(fēng)干后，每個(gè)單株通過四分法選取30 粒種實(shí)，根據(jù)Wang 等[14]和羅建勛等[15]的方法進(jìn)行元寶楓種實(shí)的測定，用游標(biāo)卡尺分別測量翅果長（Wing length）、翅果寬（Wing width）、果厚（Fruit thick）、著生痕（Birth mark）、果長（Fruit length）、種子長（Seed length）、種子寬（Seed width）和種子厚（Seed thick），精確到0.01 mm；用量角器測量翅果張開角（Opening angle）；通過四分法隨機(jī)選取100 粒果實(shí)/種子，分別稱重3 次，取平均值測算得到果實(shí)/種子千粒重（Fruit/ Seed thousand grain weight），精確到0.01 g。通過四分法隨機(jī)取30 粒果實(shí)/種子，稱量總質(zhì)量，剝離種皮，稱取所得果實(shí)/種子的質(zhì)量。種實(shí)出仁率(Seed kernel production rate)計(jì)算方法：M0=M1/M2×100%，式中M0表示種實(shí)出仁率，M1和M2分別表示果實(shí)質(zhì)量和種子質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過Excel 2019 軟件處理各元寶楓種實(shí)各表型性狀的值，進(jìn)而對(duì)各性狀進(jìn)行巢式方差分析[16-17]；使用SPSS 23.0 進(jìn)行元寶楓種實(shí)表型性狀間的相關(guān)性分析、表型性狀與地理生態(tài)因子的相關(guān)性分析以及主成分分析，最后對(duì)元寶楓種群進(jìn)行聚類分析并繪制譜系圖[18-19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 元寶楓種實(shí)各表型性狀在種群間和種群內(nèi)的變異分析

由于各種因素會(huì)導(dǎo)致植物變異產(chǎn)生不同的表型性狀，因此應(yīng)對(duì)不同環(huán)境條件的變化，對(duì)植物的種實(shí)性狀進(jìn)行進(jìn)一步的研究，揭示其變異程度及規(guī)律，收集和保存優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源，對(duì)林木遺傳育種改良等工作具有重要意義[20]。表2 中對(duì)14 個(gè)元寶楓天然種群的12 個(gè)果實(shí)、種子表型性狀在種群間和種群內(nèi)的變異均方以及F值檢驗(yàn)之后的測定結(jié)果可知，12 個(gè)元寶楓種實(shí)性狀均存在極顯著差異，這表明在元寶楓在不同天然群體間、群體內(nèi)各表型性狀穩(wěn)定性較差，廣泛存在變異性。

表2 元寶楓天然種群間及種群內(nèi)種實(shí)表型性狀的方差分析?Table 2 Variance analysis of fruit and seed phenotypic traits among and within natural populations of A. truncatum

從測定結(jié)果（表3）中可以看出，所有果實(shí)和種子性狀均在種群間存在顯著差異。翅果長徑最大值在SDAU（31.17 mm），最小在GX（25.36 mm）；翅果寬度最大的是JM（10.11 mm），寬度最小的是ZND（7.66 mm）；果實(shí)厚度最大值是ST（4.72 mm），最小值在YYSL（2.29 mm）；果實(shí)著生痕最大值分別是YYSL（8.13 mm）和JM（7.81 mm），最小值是ST（5.68 mm）；果長最大值分別為ST（12.78 mm），最小值為GX（9.84 mm）；果實(shí)張開角的最大值為ZND（102.56°），最小值在HB（49°）；果實(shí)千粒質(zhì)量的最大值分別在HY（20.72 g）和JM（19.44 g），最小值在YYSL（8.92 g）。種子長徑最大的分別是HY（10.11 mm）和JM（10.07 mm），最小值是YYSL（7.35 mm）、其次是NSL（7.53 mm）；種子寬度最大值分別在HY（7.30 mm）和JM（6.92 mm），最小值分別在ST（5.76 mm）和NLS（5.99 mm）；種子厚度最厚的分別是ST（4.20 mm）和HY（3.94 mm），最薄的是YYSL（1.75 mm）；種子出仁率最高的是JH（0.68%），最低的是YYSL（0.39%）；種子千粒質(zhì)量最大的分別是HY（13.53 g）和JM（12.48 g），最小值是YYSL（2.92 g）。可以看出，14 個(gè)元寶楓種群中，各項(xiàng)數(shù)值都較小的是YYSL，其果厚、果實(shí)千粒質(zhì)量、種子長、種子厚、種實(shí)出仁率和種子千粒質(zhì)量均為最小，但著生痕最大，表明YYSL 種源的種實(shí)大致呈扁短薄但寬的大餅形狀；各項(xiàng)數(shù)值均較大的種群是JM，其翅果寬、著生痕、果實(shí)千粒質(zhì)量、種子長、種子寬和種子千粒重等數(shù)值均偏大，表明種源JM 的元寶楓種實(shí)大致呈較大且胖的優(yōu)質(zhì)種型。

表3 14 個(gè)元寶楓種群種實(shí)性狀分析（ ±SD）?Table 3 The statistics of fruit and seed phenotypic traits of 14 populations in A. truncatum ( ±SD)

表3 14 個(gè)元寶楓種群種實(shí)性狀分析（ ±SD）?Table 3 The statistics of fruit and seed phenotypic traits of 14 populations in A. truncatum ( ±SD)

?X 表示平均值；SD 表示標(biāo)準(zhǔn)差；同一列不同小寫字母表示差異顯著（P ＜0.05）。X denotes mean; SD denotes standard deviation; Different small letter in same column mean signifciant difference (P ＜0.05).

STW /g 0.52 12.07±abc 6.04±0.88 f 7.70±0.88 def 0.71 11.30±abc 1.22 10.22±abc 1.22 11.49±ab 0.61 12.48±ab 7.02±0.88 def 8.87±0.88 cde 1.25 13.53±a 2.92±1.22 0.61 1.22 g 10.08±bcd 6.58±0.71 ef 10.31±abc SR /%0.67±0.05 ab 0.54±0.02 e 0.63±0.02 bc 0.66±0.04 abc 0.68±0.02 a 0.66±0.01 abc 0.63±0.04 abc 0.54±0.02 e 0.61±0.02 cd 0.65±0.02 abc 0.42±0.03 f 0.55±0.01 e 0.53±0.01 e 0.57±0.02 de ST /mm 3.66±0.05 cd 2.61±0.09 f 3.70±0.09 bcd 3.81±0.50 bc 3.43±0.42 d 3.80±0.42 ab 3.65±0.56 cd 2.82±0.90 f 3.73±0.09 bcd 3.94±0.61 ab 1.75±0.32 g 3.26±0.06 e 2.72±0.07 f 4.20±0.64 a SW /mm 6.66±0.05 cdef 6.38±0.08 b gf 6.53±0.33 def 6.41±0.63 efg 6.61±0.33 cde 6.63±0.34 bcd 6.92±0.90 6.80±0.55 bc 6.52±0.08 defg 7.30±0.46 a 6.11±0.31 hi 6.41±0.05 gh 5.99±0.06 i 5.76±0.11 j 9.77±1.55 SL /mm 7.86±1.01 8.10±0.66 2.86 f 0.06 ef b c bc a e ef g cd g d 9.15±1.85 9.12±0.19 9.78±0.43 8.35±0.11 8.06±0.11 7.35±0.08 9.28±0.08 7.53±0.09 8.75±0.15 10.07±a 10.11±a 2.57 0.60 1.49 3.44 0.05 0.12 3.78 4.92 0.89 1.86 e 5.58 2.64 1.15 FTW /g 18.07±abc 12.20±de 13.21±d 17.79±cd 16.16±bcd 18.51±abc 19.44±ab 16.51±d 15.40±bcd 20.72±a 8.92±0.79 18.14±abc 13.25±d 19.36±ab Traits 狀性9.42 15.66 7.47 13.69 9.03 5.43 19.68 29.17 9.12 17.20 7.27 25.36 6.53 a OA /(°)87.67±cde 83.00±de 63.47±g 49.00±h 96.40±b 53.03±h 72.24±f 82.17±e 66.37±g 96.84±ab 88.73±cd 92.43±bc 102.56±14.57 88.87±cd FL /mm 1.25 1.01 1.14 0.80 0.53 1.15 0.79 1.05 12.07±b 10.79±de 9.84±0.73 f 10.99±d 0.68 11.59±c 0.51 11.59±c 12.32±b 1.03 11.00±d 0.60 11.41±c 1.00 11.99±b 12.37±b 12.02±b 10.62±e 12.78±a BTM /mm 6.90±0.65 d 7.35±0.45 c 7.29±0.37 c 6.82±0.44 d 6.89±0.54 d 6.78±0.34 d 7.81±0.88 b 7.50±0.41 c 7.40±0.73 c 7.54±1.07 c 8.13±0.69 a 6.89±0.56 d 6.75±0.62 d 5.68±0.35 e FT /mm 4.18±0.54 cde 3.22±0.30 g 4.04±0.78 de 4.36±0.51 bc 3.97±0.54 e 4.32±0.47 bc 4.22±0.56 cd 3.67±0.67 f 4.03±0.74 de 4.50±0.43 b 2.29±0.35 h 4.21±0.08 cd 3.70±0.53 f 4.72±0.52 a WW /mm 9.00±1.30 cde 7.99±0.71 gh 8.99±0.86 de 9.19±1.86 cd 8.09±0.93 gh 9.16±0.50 cd 1.07 10.11±a 9.91±1.06 ab 9.40±0.68 cd 9.05±1.51 cde 9.51±0.74 bc 7.66±1.29 h 8.39±1.06 gf 8.65±0.46 ef WL/mm 4.08 31.17±a 1.90 26.56±e 2.12 25.36±f 2.98 29.04±bc 2.03 0.87 2.99 3.18 1.67 2.62 1.19 2.75 2.51 1.18 27.89±d 31.04±a 29.09±bc 28.24±cd 27.73±d 29.78±b 28.41±cd 25.78±ef 25.92±ef 27.73±d群種Population SDAU TAJL GX HB JH JN JM JKF QMQ XHY YYSL ZND NLS ST

綜上所述，果實(shí)張開角、果實(shí)千粒質(zhì)量和種仁千粒質(zhì)量存在較為明顯的差異。大部分元寶楓種實(shí)表型性狀會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)地的不同產(chǎn)生顯著差異，并且種實(shí)性狀的最大值大部分處在濟(jì)南、泰安和煙臺(tái)市，其元寶楓種實(shí)性狀除著生痕、張開角等與種實(shí)大小無關(guān)的表型性狀，其余性狀均大于沂源、棗莊的表型性狀。經(jīng)度對(duì)種實(shí)表型性狀的影響雖然不如緯度影響大，但通過濟(jì)南與煙臺(tái)元寶楓種群的對(duì)比，可以初步看出元寶楓種實(shí)表型性狀會(huì)隨著經(jīng)度的增加而增大。元寶楓作為極富價(jià)值的喬木樹種，其種實(shí)的形態(tài)、數(shù)量及質(zhì)量等條件可以從一定程度上反映提取元寶楓籽油及其副產(chǎn)物的潛力，根據(jù)所得試驗(yàn)結(jié)果可以優(yōu)選出最適宜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)地、樹體，并加以利用。

2.2 元寶楓種實(shí)的表型性狀變異特征

2.2.1 變異系數(shù)

變異系數(shù)（CV）可以衡量性狀的離散程度，變異系數(shù)越大，植物表型性狀的離散程度越高，意味著種群的多樣性豐富度更大，反之則小[21]。從表4 中可以看出，元寶楓12 個(gè)表型性狀的變異系數(shù)均存有一定差異，其變化范圍在0.29%～41.85%，其中最小值為種仁千粒質(zhì)量，最大值為果實(shí)千粒質(zhì)量。不同種群間的12 個(gè)種實(shí)表型性狀平均變異系數(shù)范圍在6.56%～17.51%之間，可以看出最穩(wěn)定的性狀為種子出仁率，變異程度最大的性狀為種子厚度，總平均變異系數(shù)為11.18%，若將種實(shí)的12 個(gè)表型性狀分為形態(tài)性狀和其他性狀來看，9 個(gè)形態(tài)方面的平均變異系數(shù)為11.06%，果實(shí)千粒重、種子出仁率及種子千粒重等其他性狀的平均變異系數(shù)為11.64%，兩者相差不大。9 個(gè)形態(tài)方面的變異系數(shù)中翅果張開角（17.17%）和種子的厚度（17.51%）占有較大比重，說明兩者在元寶楓形態(tài)方面變異的作用中權(quán)重較大。其中果實(shí)性狀的平均變異系數(shù)為11.29%，種子性狀的平均變異系數(shù)為11.08%，元寶楓果實(shí)形態(tài)平均變異系數(shù)與種子平均變異系數(shù)相近，證明所選元寶楓樣本的果實(shí)形態(tài)變異與種子形態(tài)變異豐富程度相差不大，并且在種實(shí)變異中所占作用相當(dāng)。

表4 元寶楓種群種實(shí)表型性狀的變異系數(shù)Table 4 Coefficient of variation of fruit and seed phenotypic traits of 14 populations in A. truncatum %

即使是同一表型性狀的變異系數(shù)，在不同種群間差距也很大，例如：果實(shí)千粒質(zhì)量在ZND（30.76%）變異最大，在JH（0.29%）最小；種子千粒重在JKF（41.85%）的變異最大，在YYSL（2.51%）的最小。同樣，在同一種群中不同的元寶楓種實(shí)性狀的變異系數(shù)也存在較大差異，如：在SDAU 和GX 中種子厚的變異系數(shù)最大（18.06%/25.04%），種子出仁率（6.91%/2.82%）的最小，說明不同地區(qū)環(huán)境的異同會(huì)導(dǎo)致種群表型變異的差異性。

將14 個(gè)元寶楓天然種群的種實(shí)表型性狀平均變異系數(shù)依次排序：JKF(18.30%) ＞ZND(17.85%) ＞NLS(13.91%) ＞JM(13.56%) ＞HB(13.21%) ＞SDAU(11.88%) ＞QMQ(10.48%) ＞GX(10.41%) ＞HY(10.39%) ＞TAJL(9.56%) ＞YYSL(7.85%) ＞JH(7.08%) ＞ST(6.66%) ＞JN(5.43%)，這表明元寶楓種實(shí)性狀會(huì)因環(huán)境的異同導(dǎo)致種群表型的變異，從各種群的性狀變異系數(shù)均值比較來看，JKF種群的表型多樣化程度較高，JN 種群的表型變異程度較低、相對(duì)穩(wěn)定。

2.2.2 相對(duì)極差

通過相對(duì)極差分析元寶楓種實(shí)表型性狀的極端差異程度，從而消除量綱使元寶楓各表型性狀間具有可比性[22]。從表5 中所得各群體內(nèi)的極差可知，元寶楓12 個(gè)種實(shí)表型性狀的平均相對(duì)極差為44.23%，變化范圍在0.53%～96.93%，可以看出元寶楓各種實(shí)表型性狀的相對(duì)極差有相當(dāng)大的差異。種實(shí)表型性狀中相對(duì)極差最大的是果實(shí)厚（59.93%），其次是種子寬（56.36%），最小的是種子出仁率（24.64%），說明果實(shí)厚度在元寶楓種群內(nèi)的極端變異程度最大，而種子出仁率的極端變異程度最小，相對(duì)穩(wěn)定。將元寶楓各表型性狀從大到小依次排序：果實(shí)厚（59.93%）＞種子寬（56.36%）＞果實(shí)長（54.29%） ＞著生痕（49.88%） ＞種子長（48.69%） ＞翅果寬（48.10%） ＞張開角（47.27%） ＞翅果長（46.58%） ＞種子厚（35.28%）＞果實(shí)千粒質(zhì)量（30.93%）＞種子千粒質(zhì)量（28.86%）＞種子出仁率（24.64%），可以看出元寶楓種實(shí)表型性狀相對(duì)極差的變化趨勢(shì)與變異系數(shù)并不吻合，說明元寶楓種實(shí)性狀不具備較強(qiáng)的規(guī)律性。對(duì)元寶楓14 個(gè)種群的平均相對(duì)極差由大到小排序：ZND（66.47%）＞JM（60.84%）＞XHY（58.50%）＞SDAU（56.65%）＞JKF（55.23%）＞NLS（47.79%）＞QMQ（43.16%）＞HB（41.54%）＞TAJL（40.51%）＞GX（39.86%）＞JH（30.04%）＞ST（27.21%）＞YYSL（26.66%）＞JN（24.84%），其排序結(jié)果與元寶楓種群變異系數(shù)的排序分歧較大，說明元寶楓種群的變異規(guī)律程度較低。元寶楓果實(shí)性狀的平均相對(duì)極差（48.14%）與種子性狀的相對(duì)平均極差（42.30%）相近，與兩者的變異系數(shù)對(duì)比結(jié)果相符，說明元寶楓果實(shí)性狀與種子性狀變異豐富度相似且較為穩(wěn)定。

表5 元寶楓種群種實(shí)表型性狀的相對(duì)極差Table 5 Relative extreme differences of fruit and seed phenotypic traits of populations in A. truncatum %

2.3 元寶楓種實(shí)表型性狀變異來源及種群間表型分化

表型分化系數(shù)對(duì)應(yīng)遺傳分化系數(shù)，能夠表示群體間變異占遺傳總變異的百分比以及群體間表型分化的大小，其值越大，表明群體間的遺傳分化和遺傳變異越大[23]。采用巢式方差分析，將元寶楓種實(shí)性狀的變異分為種群間、種群內(nèi)、機(jī)誤3個(gè)部分，分別計(jì)算其方差分量百分比以及表型分化系數(shù)從而進(jìn)一步確定元寶楓12 個(gè)種實(shí)表型性狀的變異來源。

從表6 中可以看到，元寶楓12 個(gè)種實(shí)表型性狀在種群間的平均方差分量百分比為45.00%，在種群內(nèi)的平均方差分量百分比為7.74%，種群間的表型分化系數(shù)為86.34%，即種群內(nèi)的表型分化系數(shù)為13.66%，這表明元寶楓不同種群間的分化程度遠(yuǎn)大于種群內(nèi)的分化程度，元寶楓主要變異來源為種群間變異。元寶楓果實(shí)形態(tài)性狀的平均表型分化系數(shù)為84.98%，種子形態(tài)性狀的平均表型分化系數(shù)為86.05%，兩者數(shù)值相近，表明果實(shí)形態(tài)性狀與種子形態(tài)性狀分化程度近似且均變異程度較大、豐富度較高，這與前述性狀變異系數(shù)所得結(jié)果一致，進(jìn)一步表現(xiàn)出種群基因、環(huán)境條件等因子與元寶楓生長發(fā)育的復(fù)雜關(guān)系。表型分化系數(shù)最大的為著生痕（94.08%），最小的為翅果長（70.79%），說明著生痕的變異是元寶楓種實(shí)表型多樣性的主要來源。

表6 元寶楓種實(shí)表型性狀的方差分量及種群間表型分化系數(shù)Table 6 Variance portions and phenotypic differentiation coefficients among populations of fruit and seed phenotypic traits of A. truncatum

2.4 元寶楓種實(shí)表型性狀間的相關(guān)性分析

表型特征是植物在與環(huán)境相互作用的長期過程中產(chǎn)生的結(jié)果，同時(shí)性狀之間亦能相互聯(lián)系、相互影響、相互作用[11]。在對(duì)14 個(gè)天然元寶楓種群的12 個(gè)種實(shí)表型性狀進(jìn)行雙變量相關(guān)性分析和檢驗(yàn)之后，結(jié)果見表7，翅果長除了與張開角呈極顯著負(fù)相關(guān)外，與其余性狀均呈極顯著正相關(guān)；翅果寬與張開角呈極顯著負(fù)相關(guān)，與翅果長、果實(shí)厚、著生痕、果長、種子長及種子厚呈極顯著相關(guān)；果實(shí)厚與除著生痕、張開角以外的其余性狀均呈極顯著的正相關(guān)；與著生痕呈極顯著正相關(guān)的性狀有翅果長、翅果寬、果長、種子長和寬，與種子厚呈極顯著的負(fù)相關(guān)；除張開角和種子出仁率外，果長與其余性狀均呈極顯著正相關(guān)；張開角與翅果長和寬、種子長和種子厚呈極顯著的負(fù)相關(guān)；果實(shí)千粒質(zhì)量除翅果寬、著生痕和張開角，與其余性狀均呈極顯著相關(guān)；種子長與張開角呈極顯著負(fù)相關(guān)，與除著生痕以外的其余性狀均呈極顯著正相關(guān)；種子寬與張開角外的其余性狀均呈極顯著正相關(guān)；種子厚與著生痕和張開角呈極顯著負(fù)相關(guān)，與剩余性狀均呈極顯著正相關(guān)；除外翅果寬、著生痕、果長和張開角不相關(guān)，種子出仁率與其他性狀均呈極顯著正相關(guān)；種子千粒質(zhì)量與除翅果寬、著生痕、張開角外，與其余性狀均呈極顯著正相關(guān)。

表7 元寶楓種實(shí)表型性狀間的相關(guān)性分析?Table 7 Correlation analysis of fruit and seed phenotypic traits in A. truncatum

綜上所述，14 個(gè)元寶楓群體間的果實(shí)大小基本與種子大小呈正相關(guān)的趨勢(shì)，果實(shí)越是長、寬、厚，其種子也越是如此，并且種實(shí)形態(tài)性狀與千粒重、出仁率也大致呈正相關(guān)，這就可以說明種實(shí)的形態(tài)對(duì)種實(shí)千粒質(zhì)量以及出仁率有著顯著的影響，但種實(shí)大小性狀總與翅果張開角呈負(fù)相關(guān)或不相關(guān)，初步推測其可能為獨(dú)立因子。

2.5 元寶楓種實(shí)表型性狀與地理因子間的相關(guān)性分析

喬木在生長過程中由于受到各種地理環(huán)境因子的綜合影響，在不同的種源地會(huì)形成各異的種實(shí)表型性狀，通過對(duì)元寶楓12 個(gè)種實(shí)性狀與地理生態(tài)因子進(jìn)行相關(guān)性分析與檢驗(yàn)，可以更直觀地反映出種實(shí)表型性狀與地理環(huán)境因子之間的關(guān)系[24]。從表8 中可以看出，元寶楓12 個(gè)表型性狀中9 個(gè)與經(jīng)度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，翅果寬與經(jīng)度呈極顯著負(fù)相關(guān)，同時(shí)9 個(gè)性狀與緯度呈顯著或極顯著正相關(guān)，表明元寶楓種實(shí)表型性狀大致都隨著經(jīng)度和緯度的增加而變大。除了張開角和著生痕外，其余性狀均與海拔呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)，表明種實(shí)形態(tài)大小及質(zhì)量均隨著海拔的增高而減少；翅果寬、翅果長、果厚、種子長、種子厚以及出仁率隨著年均溫的上升而增加，張開角則相反；除張開角與年降水量不相關(guān)外，其余11 個(gè)表型性狀均與年降水量呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)；除果長與果實(shí)千粒質(zhì)量，剩余性狀均與無霜期呈顯著或極顯著的相關(guān)性。綜上所述，元寶楓種實(shí)表型種實(shí)性狀受地理生態(tài)因子影響較大，種實(shí)大小隨經(jīng)緯度的變化趨勢(shì)變異，海拔、年均溫、年降水量和無霜期與種實(shí)性狀的相關(guān)性則反映了元寶楓喜陽耐旱的特性。

表8 元寶楓種實(shí)表型性狀與地理環(huán)境因子間的相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis between fruit and seed phenotypic traits and geo-environmental factors in A. truncatum

2.6 元寶楓種實(shí)表型性狀間的主成分分析

為找出各個(gè)性狀變量對(duì)元寶楓表型性狀差異的貢獻(xiàn)程度，對(duì)所選元寶楓12 個(gè)種實(shí)表型性狀進(jìn)行主成分分析（表9），分析結(jié)果中得到3 個(gè)元寶楓種實(shí)表型性狀特征值大于1 的主成分，累積貢獻(xiàn)率為67.441%。貢獻(xiàn)率最大的第一主成分為37.893%，在第一主成分中特征值絕對(duì)值較大的分別是果實(shí)千粒質(zhì)量、種子長、種子出仁率、翅果長、種子厚和果實(shí)厚，可以概括為起主要作用的是果實(shí)和種子的形態(tài)大小，其中果實(shí)千粒質(zhì)量起主導(dǎo)作用。第二主成分貢獻(xiàn)率為18.345%，主要涵蓋了著生痕和翅果寬等性狀，其中著生痕起到主要作用。第三主成分的貢獻(xiàn)率為11.203%，其中影響較大的性狀為張開角。

表9 元寶楓種實(shí)表型性狀主成分分析Table 9 Principal component analysis of fruit and seed phenotypic traits in A. truncatum

綜上所述，所選元寶楓種群的表型多樣性主要來源于果實(shí)千粒質(zhì)量、種子長、種子出仁率、翅果長、種子厚、果實(shí)厚、著生痕、翅果寬和張開角這9項(xiàng)性狀，并且果實(shí)性狀中的果實(shí)千粒質(zhì)量、著生痕和張開角與種子長是元寶楓種群變異的主要變異因子?？傮w上看，果實(shí)性狀與種子性狀對(duì)于元寶楓種實(shí)性狀多樣性的貢獻(xiàn)率大致相同，與前述表型變異特征分析結(jié)果相似，但總體來說果實(shí)性狀多樣性的貢獻(xiàn)率要多于種子性狀的貢獻(xiàn)率。

2.7 元寶楓群體表型性狀的聚類分析

采用歐式平均距離[25]，將元寶楓14 個(gè)種群的12 個(gè)種實(shí)表型性狀數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析（圖1），并計(jì)算各類群的種實(shí)表型性狀均值（表10）。結(jié)果表明，在歐式距離20 處，所試樣本被分為A 類和B 類；在歐式距離10 處，則進(jìn)一步將A 類分為了3 個(gè)亞類（A1、A2、A3）。聚類結(jié)果將YYSL單獨(dú)分為一大類，表明YYSL 的種實(shí)性狀與其他產(chǎn)地種實(shí)性狀差異較大，種實(shí)性狀總體表現(xiàn)為翅果較長且寬但厚度不足，種子形態(tài)及質(zhì)量較小，并且出仁率明顯低于A 類群。在A 類中，HB、JN、SDAU、HY 和JM 被聚為A1亞類，此亞類總體性狀特征值均大于其他亞類，種實(shí)表型性狀表現(xiàn)較為良好；將JH、ZND、TAJL、NLS、GX、QMQ 和JKF 歸為A2亞類，其種實(shí)表型性狀相較其他類群表現(xiàn)較差；ST 則單獨(dú)聚在A3亞類，種實(shí)總體特征表現(xiàn)為果實(shí)形態(tài)及質(zhì)量均較大，種子呈長橢圓形但厚度較高。

圖1 元寶楓14 個(gè)種群種實(shí)性狀的聚類圖像Fig. 1 UPGMA cluster based on fruit and seed phenotypic traits of 14 populations in A. truncatum

表10 不同類群元寶楓種實(shí)表型性狀的均值Table 10 Mean value of fruit and seed phenotypic traits of A. truncatum in different groups

總體來看，元寶楓并未按照各個(gè)產(chǎn)地的地理位置進(jìn)行聚類，表型性狀的遺傳變異不具備較強(qiáng)的規(guī)律性，但根據(jù)聚類結(jié)果分析可知，元寶楓種實(shí)性狀與海拔、種實(shí)厚度、質(zhì)量以及種仁大小有較高的契合性。元寶楓種實(shí)厚度、質(zhì)量以及種仁形態(tài)更大的被歸為A 類，反之則聚為B 類；同時(shí)海拔較高，譬如ZND、NLS、TAJL、JH 被歸為一個(gè)亞類，其余海拔相對(duì)較低的種源則被歸為另外兩個(gè)亞類。所得聚類結(jié)果與上述種實(shí)表型性狀變異分析規(guī)律基本一致，種實(shí)大小會(huì)隨海拔而變化的趨勢(shì)基本相符。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

對(duì)元寶楓14 個(gè)天然種群的種實(shí)表型多樣性的研究表明，元寶楓所有種實(shí)表型性狀在種群間和種群內(nèi)均呈極顯著差異，說明元寶楓種實(shí)表型性狀多樣性和遺傳多樣性變異極其豐富。元寶楓不同種群間的12 個(gè)種實(shí)表型性狀平均變異系數(shù)范圍在6.56%～17.51%，表明種實(shí)性狀的離散程度較高，變異性豐富，這與謝影等[26]對(duì)東北地區(qū)6 種槭樹植物種子表型多樣性的研究結(jié)果相似。果實(shí)性狀的平均變異系數(shù)為11.29%，近似于種子性狀11.08%的平均系數(shù)，表明果實(shí)性狀與種子性狀變異程度相近但相對(duì)更不穩(wěn)定。所得結(jié)果與孟超等[27]對(duì)山西蘿槭天然種群表型多樣性研究結(jié)果相似。一般認(rèn)為，變異系數(shù)大于10%，表明樣本群體的性狀差異較大，就越能適應(yīng)更廣的環(huán)境條件；元寶楓種實(shí)表型性狀平均變異系數(shù)較高，使得其能更好地適應(yīng)生長環(huán)境，易于自身生長、種群繁殖，這可能是元寶楓除了美觀外被廣泛應(yīng)用于園林植物的原因之一。此外，元寶楓12 個(gè)種實(shí)表型性狀中果實(shí)形態(tài)性狀的平均表型分化系數(shù)為84.98%，種子形態(tài)性狀的平均表型分化系數(shù)為86.05%，兩者數(shù)值相近，進(jìn)一步說明果實(shí)性狀和種子性狀變異豐富度相像。

元寶楓12 個(gè)種實(shí)表型性狀之間大致可以理解為果實(shí)形態(tài)越大，種子就越大，兩者基本呈正相關(guān)，尤其是果長與種子之間的相關(guān)性，但翅果張開角、著生痕與種實(shí)形態(tài)相關(guān)性不強(qiáng)。李紅莉等[28]對(duì)98 份野生軟棗獼猴桃的表型多樣性研究同樣表明：各數(shù)量性狀之間存在顯著或極顯著的正相關(guān)性，特別是果實(shí)數(shù)量性狀間的相關(guān)性。分析認(rèn)為，這種現(xiàn)象可能與元寶楓自身遺傳基因的復(fù)雜多樣有關(guān)。元寶楓種實(shí)表型性狀與地理生態(tài)因子的相關(guān)性分析表明，其并非與所有地理因子均呈顯著相關(guān)，其中經(jīng)緯度和海拔的影響較大，大體呈現(xiàn)隨著經(jīng)緯度的增大種實(shí)變大、海拔增高而種實(shí)變小的趨勢(shì)，但因種源地均在山東，所以因經(jīng)緯度不同而導(dǎo)致種實(shí)表型性狀不同的表現(xiàn)并不明顯，而主要是通過海拔因子的改變來反映出種實(shí)表型性狀的變異差異；同時(shí)元寶楓種實(shí)表型性狀還可能受到年均溫、年降水量、無霜期等綜合地理生態(tài)因子所形成的不同環(huán)境影響，本研究中的聚類分析也大致是按照海拔高度對(duì)14 個(gè)元寶楓種群進(jìn)行的分類，海拔最高的YYSL（785 m）被歸為了單獨(dú)的B 類，但也并非完全依據(jù)地理因子而聚類，譬如第二高的NLS（563 m）則被歸為A2亞類。元寶槭表型性狀極為豐富的變異性，能夠使其環(huán)境適應(yīng)性及抗逆性更強(qiáng)，在之后挑選優(yōu)良品系的元寶楓進(jìn)行育種則可根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行選取。

表型性狀主成分分析結(jié)果表明，前3 個(gè)主成分的特征值均大于1，累計(jì)貢獻(xiàn)率為67.441%，其中，第1 主成分主要反映果實(shí)和種子的形態(tài)大小，第2 和第3 主成分主要反映了果實(shí)形態(tài)特征，由此說明這3 個(gè)主成分中果實(shí)性狀和種子性狀均能反映元寶楓種實(shí)表型性狀變異的大部分信息，但仍是果實(shí)性狀略多于種子性狀，這與前述變異系數(shù)及表型分化系數(shù)所得結(jié)論一致。本研究選擇的12個(gè)種實(shí)表型性狀均與元寶楓種實(shí)產(chǎn)量關(guān)系密切，各主成分中特征值向量較大的性狀應(yīng)作為元寶楓生產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)重點(diǎn)觀測性狀，他們是導(dǎo)致元寶楓種實(shí)表型性狀差異的主要因子。

元寶楓作為一種具有較高價(jià)值的植物，選育出高油高產(chǎn)的優(yōu)良種質(zhì)才是今后研究方向的重中之重，本研究中的試驗(yàn)樣本僅采集自山東境內(nèi)，環(huán)境因子差異不夠明顯，同時(shí)采用通過表型性狀鑒定的傳統(tǒng)方法不確定因素太多，具有一定的局限性。因此為更好更準(zhǔn)確地篩選出優(yōu)良元寶楓種質(zhì)，進(jìn)一步擴(kuò)大采集地的范圍，同時(shí)結(jié)合分子標(biāo)記技術(shù)，更加精準(zhǔn)地找到目標(biāo)基因，是未來破除元寶楓選育工作障礙的關(guān)鍵。

3.2 結(jié) 論

綜上所述，元寶楓表型多樣性豐富，變異性極強(qiáng)，并且其表型性狀的遺傳變異不具備較強(qiáng)的規(guī)律性，種群間的變異不僅受遺傳多樣性影響，且極易受到環(huán)境的影響而變化[25]，經(jīng)緯度和海拔對(duì)種實(shí)表型性狀的影響較大，隨著經(jīng)緯度的增大，種實(shí)呈增大增重趨勢(shì)，隨著海拔的增高，種實(shí)大小則呈相反的趨勢(shì)減少；元寶楓種實(shí)表型性狀間均呈顯著或極顯著的正相關(guān)性，但果實(shí)張開角總與其他性狀呈負(fù)相關(guān)或不相關(guān)，初步推測其為獨(dú)立因子。元寶楓種實(shí)的變異仍需進(jìn)一步的研究，因此不能僅根據(jù)地理因子進(jìn)行優(yōu)良種質(zhì)資源的選取，但可以根據(jù)分析結(jié)果提供一定的理論基礎(chǔ)，在之后的元寶楓選種育種工作中，可以重點(diǎn)關(guān)注果厚、果長、種長及種厚等性狀并結(jié)合地理生態(tài)因子等，著重選育種實(shí)產(chǎn)量與質(zhì)量較高的優(yōu)良植株，同時(shí)注意培育時(shí)的環(huán)境條件，讓其能夠在最適宜的條件下進(jìn)行生長發(fā)育。此外，在改良目標(biāo)性狀時(shí)，變異性越強(qiáng)，選擇效果越好，因此在元寶楓遺傳改良工作中，要注重種群內(nèi)重要性狀的變異分析以及地理因子對(duì)目標(biāo)性狀的變異效果，充分提高對(duì)優(yōu)良種質(zhì)資源的選擇。元寶楓籽油價(jià)值極高，應(yīng)用前景非常廣闊，因此研究分析元寶楓種實(shí)表型性狀多樣性對(duì)于選擇高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)的元寶楓植株、保護(hù)和評(píng)價(jià)優(yōu)良種質(zhì)資源以及人工林的培育具有重大意義。